EP1304390A1 - Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken - Google Patents

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EP1304390A1
EP1304390A1 EP02450238A EP02450238A EP1304390A1 EP 1304390 A1 EP1304390 A1 EP 1304390A1 EP 02450238 A EP02450238 A EP 02450238A EP 02450238 A EP02450238 A EP 02450238A EP 1304390 A1 EP1304390 A1 EP 1304390A1
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EP
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cooling
granulating
slags
grate
vessel
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EP02450238A
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English (en)
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Alfred Dipl.Ing. Edlinger
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Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH
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Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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    • F27D15/02—Cooling
    • F27D15/0286—Cooling in a vertical, e.g. annular, shaft
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
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    • C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
    • C21B3/06—Treatment of liquid slag
    • C21B3/08—Cooling slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
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    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D2003/0034—Means for moving, conveying, transporting the charge in the furnace or in the charging facilities
    • F27D2003/0071—Use of a comminuting device, e.g. grinding mill

Definitions

  • the invention relates to a device for granulating oxidic slags, in particular slags with a basicity of CaO / SiO 2 ⁇ 0.7.
  • the invention now aims to provide a device of the beginning to create the type mentioned, in which with small Air cooling and slag granulation facilities is made possible and at the same time it is ensured that in Combustion gases are generated in heated slag distribution channels not be mixed with the cooling air, so relative pure hot wind without pollution with combustion fumes can be provided.
  • the device according to the invention essentially in that in a closed container a liquid trough Slag with a plurality of slag outlet openings is arranged above a cooling grate and that below the Cooling grate nozzles are arranged for introducing cooling air and that to the vessel above the level of the solidified Particles at least one hot wind discharge line is connected.
  • a distribution channel for liquid slag with a plurality of slag outlet openings is particularly successful if as it corresponds to a preferred training, the distribution channel is designed as a perforated tube, this distribution channel separate from the gas space in the subsequent air cooling, the liquid melt providing the appropriate seal guaranteed.
  • a cooling grate is arranged with the slag outlet openings first, the particles succeed in a first Shred part of the area with simultaneous rapid cooling and to shred, being that underneath the cooling grate Nozzles for introducing cooling air are arranged, another Cooling the granules in a fixed bed or a fluidized bed can be made.
  • the level of the solidified bed Particles can have at least one hot wind discharge be connected, with the arrangement of several hot wind discharges at different heights hot wind with different Temperature ranges can be deducted.
  • the drawn off hot wind is free of combustion exhaust gases, which arise when the distribution channels with burners be heated to the desired oxide slags Adjust viscosity, which in particular usually temperatures between 1350 and 1600 ° C.
  • the cooling grate can, as is a preferred further development corresponds to the easier flow of the already solidified Particles can be connected to an oscillating vibratory drive and according to a preferred training as a beam with it axes of the bars extending transversely to the direction of draining be trained.
  • a beam grate allows one appropriate comminution of the solidifying particles by To ensure that the particles are scratched and collided, for which the training is preferably made in such a way that the bars with the drip direction or vertical make an angle Include ⁇ not equal to 90 °, especially 95 to 115 °.
  • Cooling medium can be water or air, causing the particles to quickly reach temperatures below 950 ° can be cooled and subsequently without risk of Pack up in an underlying solid layer or Fluidized bed can be cooled further.
  • Particle diameters> 4 mm can be followed by a Fixed shift to be worked in a fixed bed. With smaller ones Particle diameters can cool down even faster Fluidization takes place in a fluid bed.
  • the beams or cooling pipes can be carried out in a particularly simple manner a roof edge-shaped, in particular triangular in cross section Have profile, a plurality of rows of such Grates at different levels across the direction of the emerging slag jet can be arranged.
  • the training is advantageously arranged in such a way that the Cooling air nozzles to form a fluidized bed of the solidified Particles are arranged in a bottom sieve plate of the vessel, such a training especially for particle diameters ⁇ 4 mm is particularly preferred and one is particularly preferred rapid cooling results.
  • the gas spaces can be separated for the Exhaust gases from the burners, which are used to heat the slag melt are used by the gas room for cooling the solidified Particles in a particularly simple manner in that the Distribution channel is designed as a perforated tube and that in the distribution channel above the burner melt level mouth, the exhaust gases separated from the hot wind of the vessel subtracted from.
  • a perforated tube can vary Degree of filling also distributed over several rows of the circumference Have drainage holes, the training in this case is preferably taken so that the perforated tube around its Axis oscillating pivotally arranged.
  • the swivel angle only has to be chosen so that in each Swiveling position covered all outlet openings with the slag bath are a mixture of the combustion gases with the hot wind to avoid.
  • FIG. 1 shows a first schematic illustration of the device according to the invention in section and Fig. 2 a modified embodiment of FIG. 1 in a sectional view, which corresponds to line II-II of FIG. 1.
  • a distribution channel 1 is shown, which is formed by a closed tube, the lower edge of which has perforations 2.
  • the slag level is indicated schematically by 3, the dripping slag flowing out via chilled beams 4 and rapidly being broken up when it strikes the roof-shaped design of these chilled beams 4.
  • the cooling beams 4 are designed as tubes 5, which are charged with cooling fluid. After the solidified particles have flowed away, they arrive in a fixed bed or fluidized bed 6, a fixed bed being formed in particular when the particle diameters exceed 4 mm. If the diameter of the particles falls below 4 mm, a fluidized bed can be maintained in this area, for which purpose cold air under pressure is introduced via the connections 7.
  • the inlet nozzles opening in this case via a box 8 arranged on the side.
  • a conventional sieve plate can be used, in which the cold air nozzles are arranged.
  • the slag channel 1 is in the Shown section and the perforations 2 can be seen.
  • the slag channel is heated via burner 15, the Combustion gases separated from the hot wind from the pipe Are subtracted in the direction of arrow 16.
  • the cooling grate 17 again consists of a plurality of to the axis of the dripping particles inclined chilled beams, where the incline is set so that with the vertical one Angle ⁇ of about 105 ° is included.
  • the cooling grate or the individual chilled beams can in the sense of the double arrow 18th are driven oscillating to drain the solidified Favor particles before moving into the one below Flow off the fluidized bed or the fixed bed.
  • the resulting particle size is very different from that Basicity of the slags determined, with basicities around one Particle sizes with diameters of 0.5 cm can arise.
  • the high-purity hot air which is connected via connections 10 and 11 can be deducted as combustion air be used, which results in energetic advantages.
  • the individual bars or pipes of the cooling grate can work in the same direction driven oscillating or oscillating in opposite directions become.
  • the slag channel in particular if it is formed by a tube around the tube axis 19 oscillating swivel driven, for which a conventional Swivel drive can be used.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken, insbesondere Schlacken mit einer Basizität von CaO/SiO2 < 0,7 ist in einem geschlossenen Gefäß (13) eine Verteilerrinne (1) für flüssige Schlacke mit einer Mehrzahl von Schlackenaustrittsöffnungen (2) oberhalb eines Kühlrostes (17) angeordnet. Unterhalb des Kühlrostes (17) sind Düsen zum Einleiten von Kühlluft angeordnet. An das Gefäß (13) ist oberhalb der Schutthöhe der erstarrten Partikel wenigstens eine Heißwindableitung angeschlossen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken, insbesondere Schlacken mit einer Basizität von CaO/SiO2 < 0,7.
Für das Granulieren von oxidischen Schlacken wird in aller Regel Wasser oder Heißdampf verwendet, um eine möglichst rasche Abkühlung zu gewährleisten. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine weitestgehende Verglasung des Granulates angestrebt wird, da anderenfalls kristalline Strukturen entstehen. Im Fall von sauren Schlacken, wie sie beispielsweise bei Verwendung von hochsilikathältigen Kalksätzen oder auch im Fall von Schlacken in der Nichteisenmetallurgie auftreten, hat sich nun gezeigt, dass der Kühlgradient, welcher zur Verglasung der Schmelze erforderlich ist, eine wesentlich geringere Rolle spielt und dass daher eine langsamere Abkühlung erfolgen kann, wobei ein hoher glasiger Anteil gewährleistet bleibt. Die Verwendung von Luft zur Kühlung von Schlacken hat hierbei den Vorteil, dass auf sicherheitstechnisch aufwändige Einrichtungen zur Bereitstellung von Hochdruckdampf verzichtet werden kann, wobei aber bei den bekannten Einrichtungen relativ großbauende Anlagen erforderlich sind.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher mit kleinbauenden Einrichtungen eine Luftkühlung und Granulierung von Schlacken ermöglicht wird und gleichzeitig sichergestellt wird, dass in beheizten Schlackenverteilerrinnen entstehende Verbrennungsabgase nicht mit der Kühlluft vermischt werden, sodass relativ reiner Heißwind ohne Verunreinigung mit Verbrennungsabgasen bereitgestellt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen darin, dass in einem geschlossenen Gefäß eine Verteilerrinne für flüssige Schlacke mit einer Mehrzahl von Schlackenaustrittsöffnungen oberhalb eines Kühlrostes angeordnet ist und dass unterhalb des Kühlrostes Düsen zum Einleiten von Kühlluft angeordnet sind und dass an das Gefäß oberhalb der Schütthöhe der erstarrten Partikel wenigstens eine Heißwindableitung angeschlossen ist. Da durch das Innere im geschlossenen Gefäß eine Verteilerrinne für flüssige Schlacke mit einer Mehrzahl von Schlackenaustrittsöffnungen angeordnet ist, gelingt es insbesondere dann, wenn, wie es einer bevorzugten Ausbildung entspricht, die Verteilerrinne als perforiertes Rohr ausgebildet ist, diese Verteilerrinne vom Gasraum in der nachfolgenden Luftkühlung zu trennen, wobei die flüssige Schmelze die entsprechende Abdichtung gewährleistet. Dadurch, dass nun unterhalb dieser Verteilerrinnen mit den Schlackenaustrittsöffnungen ein Kühlrost angeordnet ist, gelingt es zunächst, die Teilchen in einem ersten Teilbereich bei gleichzeitiger rascher Kühlung zu zerkleinern und zu zerspratzen, wobei dadurch, dass unterhalb des Kühlrostes Düsen zum Einleiten von Kühlluft angeordnet sind, eine weitere Kühlung des Granulats in einem Festbett oder einem Wirbelbett vorgenommen werden kann. Oberhalb der Schütthöhe der erstarrten Partikel kann hierbei wenigstens eine Heißwindableitung angeschlossen sein, wobei bei Anordnung von mehreren Heißwindableitungen in unterschiedlichen Höhen Heißwind mit unterschiedlichen Temperaturbereichen abgezogen werden kann. Der abgezogene Heißwind ist hierbei von Verbrennungsabgasen frei, welche dann entstehen, wenn die Verteilerrinnen mit Brennern beheizt werden, um die oxidischen Schlacken auf die gewünschte Viskosität einzustellen, was insbesondere in der Regel Temperaturen zwischen 1350 und 1600°C erforderlich macht.
Der Kühlrost kann, wie es einer bevorzugten Weiterbildung entspricht, zum leichteren Abströmen der bereits erstarrten Teilchen mit einem oszillierenden Rüttelantrieb verbunden sein und gemäß einer bevorzugten Ausbildung als Balkenrost mit sich quer zur Abtropfrichtung erstreckenden Achsen der Balken ausgebildet sein. Ein derartiger Balkenrost erlaubt es, eine entsprechende Zerkleinerung der erstarrenden Teilchen durch Zerspratzen und Kollision der Teilchen miteinander sicherzustellen, wofür bevorzugt die Ausbildung so getroffen ist, dass die Balken mit der Abtropfrichtung bzw. Vertikalen einen Winkel α ungleich 90°, insbesondere 95 bis 115°, einschließen.
Um nun eine möglichst rasche Erstarrung in diesem ersten Teilbereich der Luftkühlung zu gewährleisten, ist die Ausbildung bevorzugt so getroffen, dass der Kühlrost als Kühlrohrregister ausgebildet ist, dessen Rohre mit je einem Anschluss für die Zufuhr und Abfuhr eines Kühlmediums ausgestattet sind. Als Kühlmedium kann hierbei Wasser oder auch Luft verwendet werden, wodurch die Teilchen rasch auf Temperaturen von unter 950° abgekühlt werden können und in der Folge ohne Gefahr eines Zusammenpackens in einer darunterliegenden Festschicht oder Wirbelschicht weiter gekühlt werden können. Im Falle von Teilchendurchmessern > 4 mm kann mit einer nachfolgenden Festschicht im Festbett gearbeitet werden. Bei kleineren Teilchendurchmessern kann eine noch raschere Abkühlung durch Fluidisierung in einem Fließbett erfolgen.
In besonders einfacher Weise können die Balken bzw. Kühlrohre ein dachkantenförmiges, insbesondere im Querschnitt dreieckiges Profil aufweisen, wobei eine Mehrzahl von Reihen derartiger Roste in verschiedenen Höhenebenen quer zur Richtung des austretenden Schlackenstrahles angeordnet werden können.
Mit Vorteil ist die Ausbildung so getroffen, dass die Kühlluftdüsen zur Ausbildung einer Wirbelschicht der erstarrten Partikel in einer Bodensiebplatte des Gefäßes angeordnet sind, wobei eine derartige Ausbildung insbesondere für Teilchendurchmesser < 4 mm besonders bevorzugt ist und eine besonders rasche Abkühlung ergibt.
Wie bereits erwähnt, gelingt eine Trennung der Gasräume für die Abgase der Brenner, welche für die Schlackenschmelzenbeheizung eingesetzt werden, vom Gasraum für die Kühlung der erstarrten Partikel in besonders einfacher Weise dadurch, dass die Verteilerrinne als perforiertes Rohr ausgebildet ist und dass in die Verteilerrinne oberhalb des Schmelzenspiegels Brenner münden, deren Abgase gesondert vom Heißwind des Gefäßes abgezogen werden. Ein derartiges perforiertes Rohr kann je nach Füllgrad auch über den Umfang verteilt mehrere Reihen von Abtropföffnungen aufweisen, wobei die Ausbildung in diesem Falle bevorzugt so getroffen ist, dass das perforierte Rohr um seine Achse oszillierend schwenkbar angeordnet ist. Der Schwenkwinkel muss hierbei lediglich jeweils so gewählt werden, dass in jeder Schwenklage alle Austrittsöffnungen mit dem Schlackenbad bedeckt sind, um eine Vermischung der Verbrennungsabgase mit dem Heißwind zu vermeiden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine erste schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung im Schnitt und Fig. 2 eine abgewandelte Ausbildung der Fig. 1 in einer Schnittdarstellung, welche der Linie II-II der Fig. 1 entspricht.
In Fig. 1 ist eine Verteilerrinne 1 dargestellt, welche von einem geschlossenen Rohr gebildet ist, dessen Unterkante Perforierungen 2 aufweist. Der Schlackenspiegel ist schematisch mit 3 angedeutet, wobei die abtropfende Schlacke über Kühlbalken 4 abströmt und beim Auftreffen auf die dachkantenförmige Ausbildung dieser Kühlbalken 4 rasch zerspratzt. Die Kühlbalken 4 sind hierbei als Rohre 5 ausgebildet, welche mit Kühlfluid beschickt sind. Nach dem Abströmen der erstarrten Partikel gelangen diese in ein Festbett oder Fließbett 6, wobei ein Festbett insbesondere dann ausgebildet wird, wenn die Teilchendurchmesser 4 mm übersteigen. Wenn die Durchmesser der Teilchen 4 mm unterschreiten, kann in diesem Bereich ein Fließbett aufrechterhalten werden, wofür über die Anschlüsse 7 Kaltluft unter Druck eingeführt wird. Für die Aufrechterhaltung eines Fließbettes sind hierbei 0,6 bis 1,4 Nm3/kg Schlackenpartikel erforderlich, wobei die Eintrittsdüsen in diesem Fall über einen seitlich angeordneten Kasten 8 münden. Alternativ kann ein konventioneller Siebboden eingesetzt werden, in welchem die Kaltluftdüsen angeordnet sind.
Oberhalb der Schütthöhe 9 ist ein Abluftanschluss 10 für die Abfuhr von Heißwind vorgesehen. An dieser Stelle kann Heißwind in der Regel mit Temperaturen zwischen 600 und 1000° C abgezogen werden. Wenn zusätzlich eine weitere Heißluftabfuhr 11 an einer höheren Stelle vorgesehen ist und insbesondere im Bereich der Kühlbalken angeordnet wird, kann an dieser Stelle Heißluft mit Temperaturen zwischen 900 und 1200° C abgezogen werden. Das gekühlte und erstarrte Feingut kann über eine Zellradschleuse 12 am unteren Ende des Gefäßes 13 ausgetragen werden, wobei das getrocknete Kugelgranulat mit 14 bezeichnet ist.
Bei der Darstellung nach Fig. 2 ist die Schlackenrinne 1 im Schnitt dargestellt und es sind die Perforationen 2 ersichtlich. Die Schlackenrinne ist über Brenner 15 beheizt, wobei die Verbrennungsabgase getrennt vom Heißwind aus dem Rohr in Richtung des Pfeiles 16 abgezogen werden. Der Kühlrost 17 besteht wiederum aus einer Mehrzahl von zur Achse der herabtropfenden Partikel geneigt verlaufenden Kühlbalken, wobei die Neigung so eingestellt ist, dass mit der Vertikalen ein Winkel α von etwa 105° eingeschlossen wird. Der Kühlrost bzw. die einzelnen Kühlbalken können im Sinne des Doppelpfeiles 18 oszillierend angetrieben werden, um ein Abfließen der erstarrten Teilchen zu begünstigen, bevor sie in die darunter liegende Wirbelschicht bzw. das Festbett abströmen.
Die entstehende Teilchengröße ist in hohem Maße von der Basizität der Schlacken bestimmt, wobei bei Basizitäten um eins Teilchengrößen mit Durchmessern von 0,5 cm entstehen können.
Die hochreine Heißluft, welche über die Anschlüsse 10 bzw. 11 abgezogen wird, kann in der Folge als Verbrennungsluft eingesetzt werden, wodurch sich energetische Vorteile ergeben.
Die einzelnen Balken bzw. Rohre des Kühlrostes können gleichsinnig oszillierend oder aber auch gegensinnig oszillierend angetrieben werden. Ebenso kann die Schlackenrinne insbesondere dann, wenn sie von einem Rohr gebildet wird, um die Rohrachse 19 oszillierend schwenkbar angetrieben werden, wofür ein konventioneller Schwenkantrieb Verwendung finden kann.

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken, insbesondere Schlacken mit einer Basizität von CaO/SiO2 < 0,7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem geschlossenen Gefäß (13) eine Verteilerrinne (1) für flüssige Schlacke mit einer Mehrzahl von Schlackenaustrittsöffnungen (2) oberhalb eines Kühlrostes (17) angeordnet ist und dass unterhalb des Kühlrostes (17) Düsen zum Einleiten von Kühlluft angeordnet sind und dass an das Gefäß (13) oberhalb der Schutthöhe der erstarrten Partikel wenigstens eine Heißwindableitung (10,11) angeschlossen ist.
  2. Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlrost (17) mit einem oszillierenden (18) Rüttelantrieb verbunden ist.
  3. Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlrost (17) als Balkenrost mit sich quer zur Abtropfrichtung erstreckenden Achsen der Balken (4) ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Balken (4) mit der Abtropfrichtung bzw. Vertikalen einen Winkel α ungleich 90°, insbesondere 95 bis 115°, einschließen.
  5. Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlrost (17) als Kühlrohrregister ausgebildet ist, dessen Rohre (5) mit je einem Anschluss für die Zufuhr und Abfuhr eines Kühlmediums ausgestattet sind.
  6. Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Balken (4) bzw. Kühlrohre (5) ein dachkantenförmiges, insbesondere im Querschnitt dreieckiges Profil aufweisen.
  7. Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluftdüsen zur Ausbildung einer Wirbelschicht (6) der erstarrten Partikel in einer Bodensiebplatte des Gefäßes (13) angeordnet sind.
  8. Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerrinne (1) als perforiertes Rohr ausgebildet ist und dass in die Verteilerrinne (1) oberhalb des Schmelzenspiegels Brenner (15) münden, deren Abgase gesondert vom Heißwind des Gefäßes (13) abgezogen werden.
  9. Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das perforierte Rohr (1) um seine Achse (19) oszillierend schwenkbar angeordnet ist.
EP02450238A 2001-10-19 2002-10-17 Vorrichtung zum Granulieren von oxidischen Schlacken Withdrawn EP1304390A1 (de)

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AT410675B (de) 2003-06-25
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